版纳植物园研究发现CO蛋白参与茉莉酸激素信号昼夜节律性调控

西双版纳热带植物园 奎梦漪 2022-11-28

  COCONSTANS)转录因子是植物光周期和生物钟信号途径调控开花过程的关键决定因子之一,是植物学家长期以来关注和研究的明星蛋白。在长日照条件下,CO能直接激活FT基因的表达,从而促进植物开花过程。有趣的是,CO基因除了在幼叶微管组织中表达诱导开花,还可以在幼叶的叶肉细胞以及根部强表达。但是,幼叶的叶肉细胞以及根部表达的CO具有什么重要生物学功能呢?到目前为止,尚未见相关研究报道。 

  中国科学院西双版纳热带植物园科研人员近期研究发现,拟南芥幼苗中CO基因的表达以及蛋白合成均响应植物激素茉莉酸(Jasmonate)。基因功能分析表明,在长日照环境下,CO蛋白负调控茉莉酸信号转导过程。co功能缺失突变体相较于野生型对茉莉酸的敏感性显著增强,表现为主根生长抑制更明显及花青素含量增加;相反,CO高表达转基因植物对茉莉酸的敏感性降低。与表型相一致的是,CO蛋白能抑制某些茉莉酸信号通路下游响应基因的表达,且参与调控茉莉酸信号的昼夜节律性。 

  进一步分子机理研究表明,CO能与茉莉酸信号途径关键抑制子JAZ蛋白相互作用形成复合体。遗传学分析发现,CO调控茉莉酸反应依赖于COI1受体,且拮抗MYC2转录因子的生物学功能。此外,CO还能与bHLH转录因子家族IIId亚族成员bHLH3bHLH17相互作用。CO促进bHLH17转录因子的DNA结合能力以及转录调节功能;相反,JAZ蛋白抑制CObHLH17的转录功能,且能竞争性抑制CObHLH17之间的相互作用。 

  综上所述,该研究不仅发现了CO蛋白除调控开花以外新的重要生物学功能,还在分子水平解析了COJAZbHLH17 等蛋白互作调控茉莉酸反应的遗传机理。这对于人们深入理解茉莉酸信号转导网络和植物环境适应性的调控机理均具有重要科学意义。相关研究结果以CO interacts with JAZ repressors and bHLH subgroup IIId factors to negatively regulate jasmonate signaling in Arabidopsis seedlings为题在植物学经典主流期刊The Plant Cell上在线发表。韩笑副研究员和奎梦漪在读博士生为该文共同第一作者,胡彦如研究员为通讯作者。 

  此外,为了进一步深入理解茉莉酸激素信号转导机理,该团队近期受邀综述了茉莉酸调控植物主根和根毛发育方面的科学发现,并就未来需要重点研究的科学问题进行了梳理和展望。例如,特殊生境条件下的茉莉酸信号是如何精确传递的?该文以Jasmonate-regulated root growth inhibition and root hair elongation为题发表于植物学主流期刊Journal of Experimental Botany     

  1. CO负调控植物幼苗的茉莉酸信号转导过程(Han et al., 2022, Plant Cell